Completion of the aim and objectives

En esta secci´on se presentan los resultados de un an´alisis de coeficientes de correlaci´on de Pearson entre el logaritmo de la concentraci´on de clorofila-a y otras variables de car´acter qu´ımico, f´ısico y biol´ogico, en algunos casos con sus dependencias espaciales. Este estudio es. Este estudio es de tipo exploratorio ya que las relaciones entre las variables que se consideran no son necesariamente lineales. Sin embargo es una metodolog´ıa v´alida para visualizar asociaciones que luego pueden ser estudiadas con m´as detalle. Se utiliz´o el paquete corrgram, que funciona en la plataforma R, debido a que ´este permite presentar los resulados en forma de correlogramas o gr´aficos [99]. Las correlaciones positivas se muestran en color azul y las negativas en color rojo. Adem´as ,en los gr´aficos de torta la fracci´on porcentual de superficie coloreada es igual al coeficiente de correlaci´on de Pearson. En los gr´aficos de la diagonal inferior la intensidad del color es proporcional al coeficiente de correlaci´on de Pearson. La significancia de la correlaci´on se verific´o con otra funci´on del programa R, corstars, debido a que los correlogramas mostrados no brindan esta informaci´on. Las conclusiones que se presentan en esta secci´on son siempre para correlaciones significativas.

5.2.1. Correlaciones qu´ımicas

El comportamiento qu´ımico de la columna de agua cambia notoriamente con la profun-didad, en respuesta a las variaciones de temperatura, accesibilidad a la luz y sobre todo, de ox´ıgeno disuelto, ya que estos factores inciden no solo en los procesos r´edox, sino tambi´en en la composici´on del microbioma del lago. As´ı, los procesos qu´ımicos que tienen lugar en los sedimentos y en las aguas del hipolimnio son marcadamente diferentes en presencia de ox´ıgeno disuelto o en condiciones an´oxicas. En este ´ultimo caso, son de sumo inter´es, por su impacto en el nivel de eutrofizaci´on del lago, los mecanismos de liberaci´on de f´osforo desde los sedimentos.

La Figura 5.8 presenta los gr´aficos de ox´ıgeno disuelto en el fondo del embalse para los sitios de monitoreo Centro y Garganta y las variables qu´ımicas asociadas al proceso de anoxia como hierro(II), manganeso(II), f´osforo reactivo y total y concentraci´on de clorofila-a, esta ´ultima medida en la superficie. Esta figura ejemplifica de manera excelente el mecanismo de liberaci´on de fosfatos desde el fondo del embalse. Se observa que ante la disminuci´on de la concentraci´on de ox´ıgeno disuelto, las concentraciones de hierro (II) y manganeso (II) aumentan como consecuencia de la reducci´on mediante bacterias anaer´obicas, de los respectivos compuestos insolubles de hierro (III) y manganeso (IV), tales como ´oxidos e hidr´oxidos de hierro y di´oxido de manganeso. Una de las consecuencias m´as importantes de la disoluci´on de estos compuestos insolubles es la liberaci´on de los fosfatos adsorbidos. Como se puede observar en las curvas de la Figura 5.8, este fen´omeno sucede tanto en el Centro del lago como en la Garganta y es caracter´ıstico de los meses de verano.

Figura 5.8:Gr´aficos de ox´ıgeno disuelto, hierro(II), manganeso(II), f´osforo reactivo soluble, f´osforo total determinados en el fondo del embalse y de clorofila-a medida en la superficie en funci´on de la fecha de monitoreo (mes/a˜no). En negro se grafican los datos de la estaci´on de monitoreo Centro y en rojo los de la Garganta.

Recientemente Gibbs y col. realizaron un estudio del flujo de especies de f´osforo y ni-tr´ogeno en un peque˜no lago eutr´ofico de Nueva Zelanda que presenta estratificaci´on t´ermica en verano [100]. Ellos determinaron que el 50 por ciento de los nutrientes PRS (f´osforo reac-tivo solucble) y N-NH4 (nitr´ogeno amoniacal) aparecen en el hipolimnio como consecuencia de episodios de anoxia y liberaci´on desde los sedimentos. Adem´as, en esas condiciones se libera otro 20 por ciento a partir de la mineralizaci´on de f´osforo y nitr´ogeno org´anicos lle-vada a cabo por bacterias anaer´obicas en la zonas profundas. Otro aspecto interesante del trabajo mencionado es la evaluaci´on del efecto de la aplicaci´on de un producto qu´ımico que lograba inmobilizar las especies fosfatos en pruebas de laboratorio. Sin embargo los estudios en el lago indicaron que esta metodolog´ıa no evit´o la liberaci´on de nutrientes. Por ´ultimo los autores concluyeron que la mayor contribuci´on de nutrientes al cuerpo de agua era de origen interno. Otros autores coinciden con estas estimaciones pero tambi´en recomiendan tomar medidas para minimizar los aportes externos [101]. En el caso del embalse San Roque se observa con claridad el mecanismo de liberaci´on de nutrientes desde los sedimentos. Es-ta evidencia ratifica la imporEs-tancia que tiene el funcionamiento adecuado del sistema de aireaci´on artificial durante los meses de verano.

La Figura 5.9 presenta un correlograma de variables qu´ımicas medidas en el embalse simult´aneamente con el logaritmo de la concentraci´on de clorofila-a. En la primera fila se puede observar que la variable que presenta mayor coeficiente de correlaci´on con clorofila-a es la transparencia de disco de Secchi, SDD. En este caso la relaci´on es negativa ya que a mayor biomasa algal, menor transparencia. Por otro lado se observa que los produtos de la reacci´on de fotos´ıntesis como ox´ıgeno disuelto en la superficie, materia en suspensi´on (MES), y pH presentan correlaciones significativas y positivas con el logaritmo de clorofila-a. Como se mencion´o anteriormente el pH aumenta debido al consumo consumo de la especie ´

acida di´oxido de carbono (CO₂). En el caso de nitratos (NO₃-) se observa una correlai´on significativa negativa con la concentraci´on de clorofila-a, lo que podr´ıa estar asociado a su

consumo cuando existe una proliferaci´on de algas. Lo contrario sucede con la concetraci´on de f´osforo total (PT) ya que la t´ecnica de determinaci´on de este analito implica un tratamiento de la muestra que extrae, incluso, el f´osforo presente en las algas y por lo tanto es mayor a mayor biomasa algal. En los casos de coliformes totales y f´osforo reactivo soluble en superficie no se observaron correlaciones significativas con un intervalo de confianza del 90 por ciento.

Se tuvieron en cuenta tambi´en las especies medidas en el fondo del embalse. Esto fue posible gracias a la flexibilidad que brinda la plataforma R para trabajar con matrices de datos. Se observan correlaciones significativas y positivas entre clorofila- a y las concentra-ciones de las especies hierro (II) y manganeso (II), formados por reducci´on anaerobia en el fondo del embalse. Este hecho es consistente con la correlaci´on negativa entre estos elemen-tos y la concentraci´on de ox´ıxeno del fondo. Tambi´en se observa una correlaci´on positiva e igual a 0,5 entre el f´osforo reactivo soluble del fondo (PRSf) y el de la superficie (PRS).

Figura 5.9: Correlogramas. Representaci´on de las correlaciones de Pearson entre variables qu´ımicas y el logaritmo de clorofila-a. El color azul indica correlaci´on positiva y el rojo negativa. La proporci´on pintada del ci´rculo es el porcentaje de correlac´on.

La Figura 5.10 presenta los datos normalizados de concentraci´on de clorofila-a y logar-itmo de clorofila-a junto con los de ox´ıgeno disuelto en el fondo del embalse en funci´on de la fecha de monitoreo. Los datos corresponden a la estaci´on de monitoreo Centro. Una con-clusi´on que se desprende de esta figura, en este caso metodol´ogica, es que la normalizaci´on de las series temporales y el c´alculo del logaritmo de clorofila permite visualizar mejor la relaci´on inversa entre ox´ıgeno en el fondo del embalse y clorofila-a en la superficie.

Figura 5.10: Superior: Gr´afico de ox´ıgeno disuelto en el fondo del embalse (azul) y concentraci´on de clorofila-a en superficie (verde), en funci´on de la fecha de monitoreo (mes/a˜no). Inferior: Gr´afico de ox´ıgeno disuelto en el fondo del embalse (azul) y logaritmo de concentraci´on de clorofila-a en superficie (verde), en funci´on de la fecha de monitoreo (mes/a˜no). Datos de la estaci´on Centro.

5.2.2. Correlaciones f´ısicas y biol´ogicas

La Figura 5.11 presenta los correlogramas que permiten evaluar las relaciones entre logaritmo de concentraci´on de clorofila-a y variables f´ısicas y biol´ogicas. En el caso de las variables f´ısicas s´olo se observaron correlaciones significativas positivas con la temperatura, la conductividad y la radiaci´on solar. En este ´ultimo caso el coeficiente de correlaci´on de Pearson es igual a 0,187. Si bien no es un valor muy alto, la relaci´on es significativa y es interesante tenerlo en cuenta en el dise˜no de muestreo, ya que la radiaci´on incidente est´a absolutamente ligada a la hora de monitoreo. Se puede observar tambi´en una correlaci´on significativa negativa y alta entre la cota del embalse y la conductividad. Este efecto se debe a que la concentraci´on de sales disueltas aumenta cuando el volumen del embalse disminuye, lo cual ocurre en ´epocas de sequ´ıa. La Figura 5.12 permite realizar una comparaci´on visual de las series temporales de clorofila-a, temperatura y radiaci´on.

Respecto de las variables biol´ogicas, se puede observar en el gr´afico derecho de la Figura 5.11 una correlaci´on alta y positiva entre el logaritmo de clorofila-a y algas totales en super-ficie. Adem´as se aprecia una alt´ısima correlaci´on entre algas totales y cianof´ıceas indicando que estas ´ultimas prevalecen en los eventos de floraciones algales. La Figura 5.11

Figura 5.11:Correlogramas.Izquierda: Representaci´on de las correlaciones de Pearson entre variables f´ısicas y el logaritmo de clorofila-a. Derecha: Representaci´on de las correlaciones de Pearson entre variables biol´ ogi-cas y el logaritmo de clorofila-a. El color azul indica correlaci´on positiva y el rojo negativa. La proporci´on pintada del ci´rculo es el porcentaje de correlac´on.

Figura 5.12: Serie temporal de concentraci´on de clorofila-a en etaci´on Centro en funci´on de la fecha de monitoreo (mes/a˜no). Gr´afico superior: muestra los datos de temperatura en el eje derecho. Gr´afico inferior: muestra los datos de radiaci´on solar en el eje derecho.

5.2.3. Correlaciones espaciales

Se investigaron tambi´en las correlaciones entre logaritmo de concentraci´on de clorofila-a y variables espaciales como distancia a los r´ıos, distancia al difusor m´as cercano, latitud y longitud del punto de muestreo. La Figura 5.13 presenta los resultados obtenidos. S´olo se observ´o una peque˜na correlaci´on significativa y negativa con la distancia al r´ıo Las Mojarras.

Los resultados obtenidos demuestran que es dif´ıcil encontrar efectos espaciales atribuibles al funcionamiento de los difusores. Como se explic´o anteriormente, ´esto puede deberse a una alta variabilidad temporal que es transversal a todos los datos analizados con esta metodolog´ıa.

Figura 5.13:Correlogramas. Representaci´on de las correlaciones de Pearson entre variables espaciales y el logaritmo de clorofila-a. El color azul indica correlaci´on positiva y el rojo negativa. La proporci´on pintada del ci´rculo es el porcentaje de correlac´on.

Se evalu´o tambi´en la correlaci´on entre el logaritmo de clorofila-a de la estaci´on centro y la concetraci´on de nitr´ogeno total y f´osforo total de cada uno de los tributarios, r´ıo Cosqu´ın, r´ıo San Antonio, r´ıo Los Chorrillos y arroyo Las Mojarras. No se observaron correlaciones significativas. En un estudio posterior se podr´ıa realizar este an´alisis para cada sitio de monitoreo con su r´ıo m´as cercano.